## DESAIN MOBILE AD-HOC NETWORK (MANET) UNTUK SISTEM KOMUNIKASI TAKTIS
Siti Agustini 1)
1) SistemKomputerInstitutTeknologiAdhi Tama Surabaya Jl. AriefRachman Hakim No.100, Surabaya e-mail: sitiagustini@itats.ac.id 1)

## ABSTRAK
Komunikasi  taktis  membutuhkan  jaringan  dengan  karakteristik  self-formingdan  self- healing.Karakter   node dapatcepatterbentuk menjadi sebuah jaringan. Namun, lingkungan operasi militer  memberikan  tantangan  yang  cukupsignifikan  yaitukonektivitas  yang  tidak  handal  dan bandwidth  yang  terbatas.  Dengan  kondisi  tersebut,  maka  pada  penelitian  ini  dirancangsistem komunikasi  taktis  yang  melibatkan  aspek  routing  protocol  (AODV),  skema  Medium  Access Control  (CSMA),  formasi  node  dan  jumlah  node  yang  berbeda  untuk  setiap  jaringan.  Hasil protocol  routing  AODV  dan  protocol  MAC  CSMA  dengan  3  formasi  berbeda  dan  jumlah  node yang  bertambah  menghasilkan  waktu  pembentukan  jaringan  yang  cukup  cepat  dan  throughput yang masih memenuhi standar Link-16 Enhanced Throughput.
Kata  kunci  :  sistem  Mobile  Ad-hoc  Network,  CSMA,  AODV, komunikasi  taktis,  pembentukan jaringan.

## ABSTRACT
Tactical  communication  needs  a  network  with  characteristic  self-forming  dan  self-healing.  Those characteristic  have  important  role  in  tactical  operating  which  is  all  of  member  or  node  can  join  and establish  as  a  network  rapidly.  However,  tactical  operating  environtment  lingkunga  noperasi  militer memberikan  tantangan  yang  cukup  signifikan  yaitu  konektivitas  yang  tidak  handal  dan  bandwidth yang terbatas. Dengan kondisi tersebut, maka pada penelitian ini dirancang system komunikasi taktis yang  melibatkan  aspek  routing  protocol  (AODV),  skema  Medium  Access  Control  (CSMA),  formasi node dan  jumlah node  yang  berbeda  untuk  setiap  jaringan.  Hasil  penelitian  ini menunjukkan  bahwa penggunaan protocol routing AODV dan protokolMAC CSMA dengan 3 formasi berbeda dan jumlah node  yang bertambah menghasilkan waktu pembentukan jaringan yang cukup cepat dan throughput yang masih memenuhi standar Link-16 Enhanced Throughput.
Keywords: sistem  Mobile  Ad-hoc  Network,  CSMA,  AODV,  komunikasi  taktis,  pembentukan jaringan .

## PENDAHULUAN
Komunikasi taktis menuntut keberlangsungan  komunikasi  pertukaran data  dalam  suatu  operasi    militer. Komunikasi taktis harus memiliki
kemampuan self-organizing dan self- forming yaitu  jaringan  dapat  melakukan proses discovery secara  otomatis  untuk menemukan  sebuah  unit  baru  yang  ingin bergabung  ke  jaringan  dan  kemudian melakukan  autentikasi  sesuai  dengan yang  telah  ditentukan  serta  kemampuan self-healing yaitu  sebuah  unit  dapat bergabung,
meninggalkan, dan
bergabung  kembali  ke  dalam  jaringan. Permasalahan  dalam  sistem  komunikasi taktis  adalah  wilayah  operasi  militer berada di tempat yang memiliki infrastruktur  yang  tidak  tetap  sehingga memerlukan  koneksi  sistem  jaringan yang  handal.  Mobilitas  yang  tinggi  dari unit menyebabkan topologi jaringan yang berubah-ubah.
Mobile Ad-hoc Network (MANET) dapat dijadikan sebagai solusi untuk  mendukung  komunikasi  taktis. Mobile  Ad-hoc  Network (MANET) adalah  sebuah  jaringan  yang  terdiri  dari node  bergerak  yang  berkomunikasi melalui jaringan nirkabel, tanpa dukungan  infrastruktur  yang  tetap. Node tersebut juga dapat berkomunikasi
dengan node lain  dengan  infrastruktur tetap.  MANET  dapat  diaplikasikan  pada operasi  militer,  keamanan  dan  operasi penyelamatan, dan lain-lain. Karena node yang  bergerak,  topologi  jaringan  dapat berubah  dengan  cepat  dan  tak  terduga dari  waktu  ke  waktu.  Sebuah node dapat secara bebas bergabung atau meninggalkan jaringan sehingga MANET  harus  memiliki  kemampuan self-organization .  Untuk  memperluas area  transmisi  nirkabel  yang  terbatas maka  tiap node menggunakan  sistem multi-hop  untuk  mengirim  paket.  Setiap node dalam  jaringan ad  hoc meneruskan paket  ke node tetangganya  dari  sumber sampai ke tujuan.
Mobile Ad hoc Network memiliki fitur  yang  berbeda  dengan  jaringan nirkabel  lain  dimana  setiap node dalam
MANET dapat berperan sebagai host dan router [12] sehingga node dapat menerima  dan  meneruskan  paket  serta dapat merutekan sendiri dalam pengiriman  paket.  MANET  memiliki beberapa  karakteristik  yaitu  mobilitas yang  merupakan  sifat node yang  bebas bergerak secara random sehingga topologi jaringan berubah-ubah, bandwidth yang  terbatas  berdasarkan mobilitas node sehingga bandwidth yang tersedia lebih sedikit dibandingkan
jaringan  tetap,  dan  keamanan  yang  lebih rentan karena media nirkabel. Dengan  karakteristik  tersebut, MANET  harus  memiliki  kemampuan auto-konfigurasi, dapat bertukar informasi  tentang  routing  saat  topologi jaringan  berubah,  autentikasi  yang  kuat (perlindungan  informasi  dan  ketahanan terhadap  musuh), dynamic  discover
(autentikasi dan terhubung dengan jaringan) [1].
Jaringan  komunikasi  taktis  dapat didesain  agar  menjadi  jaringan  dengan komunikasi  dan  pertukaran  data  yang efektif.  Pada  penelitian  sebelumnya mengenai  perancangan Mobile  Ad-hoc Network mengusulkan  protokol routing yang  digunakan  adalah Ad-Hoc  On Demand  Distance  Vector (AODV)  yang mampu  memperluas  cakupan  layanan komunikasi [2]. Maka pada penelitian ini telah  didesain Mobile  Ad-Hoc  Network (MANET)  dengan  protokol  routing AODV,  jumlah  dan  topologi node yang bervariasi,  serta  menggunakan  skema Medium  Access  Control (MAC)  CSMA ( Carrier Sense Multiple Access ).

## DASAR TEORI

## Ad Hoc On-demand Distance Vector
(AODV)
AODV merupakan salah satu protokol  ad-hoc  yang  bersifat  reaktif yaitu mencari rute hanya pada saatdibutuhkan [3]. Protokol ini termasuk distance  vector  routing  protocol  yaitu mencari  rute  berdasarkan  jarak  atau bobot  terkecil.  Setiap  anggota  dalam jaringanmemiliki  sebuah  tabel  routing
yang  berisi  informasi  mengenai  node- node  tetangga  yang  sesuai  dengan  area transmisinya.Tabel routing tersebut berisi alamat  IP  tujuan,  jumlah  hop,  hop selanjutnya,  precursor  list  dan  lifetime dimanatabel routing akan kadaluarsa jika jarang digunakan.
Gambar 1.Mekanisme Route Discovery pada AODV
AODV memiliki mekanisme
route  discovery  dan  route  maintenance.
Mekanisme  route  discovery  digunakan untuk  mencari  rute  dengan  menyebarkan RREQ  dari  sumber  ke  node-node  yang terhubung  langsung  (intermediate  node), kemudian  intermediate  node  meneruskan RREQ  ke  node-node  lainnya.Ketika RREQ  sampai  di  penerima,  maka penerima  akan  mengirim  RREP  kesum bermelalui  intermediate  node  seperti gambar1.
Jika  sebuah  link  ketujuan  tidak dapat  ditemukan  denganmetode  route discovery  maka  link  tersebut  akan diasumsikan  putus  dan  kemudian  Route Error  akan  disebarkan  ke  node-node tetangganya (intermediate node) sehingga node asal dapat menghentikan pengiriman  data  melalui  rute  ini  atau melakukan  penyebaran  RREQ  untuk mendapat rute baru.
Carrier Sense Multiple Access (CSMA) Protokol  CSMA  merupakan  protokol
yang  dapat  diterapkan  pada  jaringan  ad-
hoc. Protokol ini merupakan pengembangan dari protokol Aloha untuk meningkatkan throughput sebuah jaringan dengan mengurangi kemungkinan data yang dikirim bertabrakan  dengan  sistem carrier  sense [4]. Protokol CSMA merupakan protokol random access dimana protokol ini menggunakan random carrier sense sebelum  node  mengirimkan  paket ke tujuan, node tersebut mencari informasi  tentang  kondisi  kanal,  jika kanal  sibuk  maka  node  harus  menunggu sampai  kanal  kosong.  Namun,  ketika kanal kembali  kosong, ada  kemungkinan beberapa  node  mengirim  paket  secara bersama dan akan terjadi tabrakan. Untuk menghindari hal itu maka tiap node harus memilih random backoff interval . Pertukaran  RTS/CTS  dilakukan  sebagai proses handshaking antara  pengirim  dan penerima sebelum melakukan pengiriman paket  data  [5].  Node  pengirim  dan penerima  melakukan  pertukaran  control frame (request to send (RTS) and clear to send  (CTS)  frames)  setelah  memastikan bahwa  kanal  sedang  kosong,  setelah penundaan  pengiriman  atau  backoff untuk pengiriman data.
Protokol CSMA ini dapat mengatasi  masalah hidden  nodes dalam jaringan.Gambar 2 merupakan ilustrasimekanisme  protokol  yang  tidak menggunakan carrier sense .Kanal komunikasi  yang  digunakan  adalah shared  channe  l sehingga  ketika  terdapat 2  node  yang  mengirim  data  bersamaan dengant ujuan yang sama maka akanterjadi  tabrakan.  Akibat  terjadinya tabrakan  data  mengakibatkan  data  harus dikirim  ulang  dan  menyebabkan  proses pertukaran  data  tidak  efektif.  Seperti dicontohkan  pada  gambar  2,  node  A mengirim data ke node B pada saat node C  sedang  melakukan  pengiriman  data  ke node  B.  Hal  inilah  yang  menyebabkan tabrakan data.
Gambar 2.Skenario hidden node
Berbeda  halnya  jika  menerapkan protokol  CSMA,  node  A  akan  mengirim
RTS (request to send) ke node B sebelum mengirim data, jika node B
merespondengan mengirim CTS (clear to send)  maka  pengiriman  data  dapat dilakukan.  Namun,  jika  node  B  belum merespon  dengan  mengirim  CTS  (clear to  send),  maka  node  A  tidak  akan mengirim data. Tidak adanya respon CTS (clear  to  send)  dari  node  tujuan menandakan bahwakanal jaringan sedang sibuk  atau  sedang  berlangsungsuatu pengiriman data..

## METODE PENELITIAN

## Topologi Node
Pada  rancangan  topologi  ini ditetapkan luasan daerah dan posisi node yang  akan  disimulasikan.  Luasan  daerah yang  digunakan  adalah  500m  ×  500m, 1300m  ×  1300m,  dan  2100m  ×  2100m. Sedangkan  posisi  node  ditentukan  sesuai formasi  seperti  pada  Gbr.  4.  Topologi jaringan  ini  akan  digunakan  pada  setiap skema simulasi.
Gambar 3. Formasinode(a) random (b) burung (c) star

## Parameter Simulasi
Pada  rancangan  model  skema Mobile Ad-hoc Network ini disimulasikan  dengan  jumlah  node  yang berbeda  yaitu  5  node,  13  node,  dan  21
node  yang  digunakan  pada  setiap simulasi  dijalankan.  Setiap  node  akan ditentukan posisi, kecepatan yang bervariasi, dan fungsinya sesuai kebutuhan dalam simulasi yang
dilakukan. Formasi yang digunakan ada 3 macam  yaitu  random,  burung,  dan  star. Tabel I dan II merupakan parameter yang digunakan di dalam setiap simulasi.
Tabel 1. Parameter Jaringan
Parameter Nilai Frekuensi VHF Antena Omni directional Routing Protokol AODV Model Propagasi Two_Ray MAC CSMA Sumber Trafik CBR Tabel 2. Parameter Simulasi Parameter Nilai Kecepatan node 14.44 m/s Jumlah Node 5, 13, 21 Node Ukuran Area 5 node : 13 node : 21 node : 500m × 500m 1300m × 1300m 2100m × 2100m Formasi Random,  burung,  dan star Waktu Simulasi 150 tik

## UJI COBA

## Skenario Simulasi
Simulasi  pertama  adalah  proses pembentukan  Mobile  Ad-hoc  Network
(MANET) dengan3 formasi berbeda.Pengukuran  waktu  pembentukan MANET  dihitung  mulai  dari  proses penyebaran beacon  frame ,  autentikasi, sampai  asosiasi  yang  dilakukan  semua node.  Dari  simulasi  ini  akan  diukur waktu yang dibutuhkan untuk membentuk suatu jaringan dimana setiap node  dapat  berhubungan  dengan  node yang  lain.  Simulasi  tersebut  hanya dilakukan  1  kali  untuk  setiap  jumlah node yaitu 5 node, 13 node, dan 21 node. Untuk formasi random dilakukan simulasi sebanyak 5 kali dan ditampilkan hasil rata-ratanya pada grafik.
Simulasi ke-2 adalah pengukuran throughput  dari  3  formasi  berbeda, dimana  setiap  formasi  dilakukan  dengan berbagai  macam  jumlah  node  yaitu  5 node,  13  node,  dan  21  node.  Data  yang dikirim antar node menggunakan bit rate yang  konstan.  Seperti  simulasi  pertama, untuk formasi random dilakukan sebanyak 5 kali dan kemudian didapatkan throughput rata-rata.

## Hasil Simulasi dan Pembahasan
Pada  protokol  MAC  CSMA, frame yang bertabrakan saat pembentukan jaringan dapat
diminimalkan  karena  node  melakukan pengecekan kondisi kanal terlebih dahulu sebelum  mengirim  data.  Jika  kanal kosong maka dilakukan pertukaran frame
RTS/CTS  antara  pengirim  dan  penerima sehingga pengiriman data dapat dilakukan. Node sumber mentransmisikan  RTS  (Request  to  Send) ke  node  tujuan,  jika  node  sumber menerima  CTS  (Clear  to  Send)  maka data dapat ditransmisikan dan sebaliknya.
Namun  jika  kanal  sibuk  maka pengiriman  ditunda  sampai  transmisi yang  sedang  berlangsung  selesai.  Node yang menunda pengiriman akan memilih sebuah Contention Window (CW) secara acak  yang  berisi  backoff  timer.  Setelah proses  backoff  timer  selesai,  node  asal dan tujuan melakukan pertukaran RTS/CTS  untuk  memastikan  bahwa kanal  benar-benar  kosong  sehingga pengiriman data dapat dilakukan.
Protokol  CSMA  memang  dapat meminimalkan tabrakan data/frame tetapi tabrakan  data  juga  tetap  dapat  terjadi karena terdapat lebih dari satu node yang memilih  backoff  yang  sama  dan  ketika suatu  node  tidak  bisa  mendeteksi  kanal karena  area  transmisinya  yang  terbatas (tidak menerima RTS/CTS dari node lain) sehingga  node  tersebut  mengira  bahwa kanal  kosong,  padahal  node  tujuan sedang  melakukan  proses  pengiriman data dengan node lain.
Gambar 4 merupakan hasil simulasi  dari  3  formasi  dan  jumlah  node yang  berbeda.    Dari  grafik  tersebut terlihat  bahwa  pada  saat  jumlah  node hanya  5,  waktu  pembentukan  semua formasi  hampir  sama.  Perbedaan  waktu pembentukan  mulai  berbeda  saat  jumlah node  sebanyak  13  dan  perbedaan  paling signifikan  adalah  pada  saat  jumlah  node 21. Waktu pembentukan jaringan bergantung  pada  jumlah  node  yang  ada dalam jaringan. Selain itu juga dipengaruhi  oleh  jarak  antar  node  dalam jaringan.  Pada  formasi  random,  jarak antar  node  bervariasi.  Node  yang  paling jauh dengan cluster head harus
menunggu intermediate  node untuk bergabung  ke  jaringan  terlebih  dahulu
dan  membutuhkan  banyak intermediate node untuk melakukan proses asosiasi ke jaringan. Sedangkan pada formasi burung dan  star,  waktu  pembentukan  jaringan yang  dihasilkan  lebih  stabil  daripada formasi random.
Pada  gambar  5,  formasi  random dengan jumlah node 5 memiliki throughput paling tinggi diantara formasi lain  tetapi  saat  jumlah  node  meningkat menjadi 13 node dan 21 node, throughput-nya menurun dibanding formasi lainnya. Throughput bergantungdata rate dari media komunikasi. Ketikajumlah node semakinbanyakmaka throughput semakin menurun.Throughput  juga  dipengaruhi oleh  konektivitas  dari  mobile  node (intermediate  node)  pada  saat  multi-hop routing  untuk  pengiriman  data.  Pada protokol MAC CSMA, penurunan throughput saat jumlah node sebanyak 21 lebih  stabil  yaitu  formasi  random memiliki throughput 47.406 kbps, formasi  burung  memiliki  throughput sebesar  116.85  kbps,  dan  throughput formasi star adalah 65.49
kbps.Throughput  rata-rata  yang  dicapai semua  formasi  pada  saat  jumlah  node  5 adalah  sebesar  239.068  kbps.  Sedangkan throughput  rata-rata  saat jumlah  node  15 adalah sekitar 140 kbps. Throughput rata- rata  tersebut  sudah  melebihi  throughput maksimum  sebesar  115.2  kbps  yang dibakukan dalam standar Link-16 Enhanced Throughput (LET) [6]. Perubahan throughput yang stabil berdasarkan  jumlah  node  dalam  jaringan ditunjukkan oleh formasi burung.
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 0.28 0.3 0.32 jumlah node w a k tu p e m b e n tu k a n j a ri n g a n ( d e ti k ) random burung star
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 jumlah node T h ro u g h p u t (k b p s ) random burung star
Gambar 5.Hasil Pengukuran Throughput

## SIMPULAN
Untuk menciptakan jaringan dengan  komunikasi  dan  pertukaran  data yang  efektif  untuk  komunikasi  taktis, terdapat  beberapa  faktor  yang  harus diperhatikan  dalam  merancang  suatu konfigurasi  jaringan  yaitu  bandwidth media  komunikasi,  jumlah  node  dalam setiap jaringan, ukuran data, skema MAC dan routing protocol untuk meminimalisir  overhead  transmisi.  Dari simulasi yang telah
dilakukan,
penggunaan protokol routing AODV dan skema  Medium  Access  Control  CSMA menunjukkan  komunikasi  data  yang efektif dengan  pertambahan  jumlah  node yang  diberikan  yaitu  throughput  yang dihasilkan masih memenuhi standarLink- 16  Enhanced  Throughput  (LET)  dan begitu  juga  dengan  waktu  pembentukan jaringan
Rekomendasi  produk  ditampil- kan  ketika  konsumen  melihat  detail barang.  Barang  yang  muncul  sebagai rekomendasi  sistem  berasal  dari  basis data  aturan  yang  dibentuk  menggunakan Algoritma Apriori. Untuk dapat menghasilkan  jumlah  kombinasi  barang yang layak, digunakan nilai support 20%. Nilai confidence dari  tiap  aturan  yang dihasilkan  digunakan  untuk  menentukan N-teratas barang yang ditampilkan sebagai barang rekomendasi.

## SARAN
Konsep  dan  rancangan  dalam penelitian  ini  diharapkan  menjadi  usulan
rancangan untuk jaringan dalam komunikasi taktis.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] J.  L.  Burbank,  P.  F.  Chimento,  B.K Habermandan  W.  T.  Kasch,  ”Key
Challenges  of  Military  Tactical Networking  and  the  Elusive  Promise of  MANET  Technology”,  IEEE Communication Magazine, November, 2006. [2] W. Cahyadi, “Rancangan Mobile Ad- hoc Networks untukSolusiJaringanKomunikasiAnta r Armada BergerakmenggunakanSimulasi  NS”, elektronikJurnalArusElektro Indonesia (eJAEI), vol. 1, no. 1, Mei, 2015 [3] S.R.  Das,  C.E.  Perkins,  E.M.  Royer, Infocom 2000, Nineteenth AnnualJoint  Conference  of  the  IEEE Computer and Communications Societies.Proceedings IEEE, Tel Aviv, 1, 2000. [4] IEEE  Standard  for Information Technology  –  Telecommunications and  information  exchange  between systems  –  Local  and  metropolitan area networks – Specific requirement. Part 11 : Wireless LAN Medium  Access  Control  (MAC)  and Physical Layer (PHY) Specifications,
IEEE  Std.  802.11-1999,  IEEE,  New York, 1999.
[5] T.  Ho  dan  K.  Chen,  “Performance
Analysis of IEEE 802.11 CSMA/CA
Medium  Access  Control  Protocol”,
Personal,  Indoor,  and  Mobile  Radio Communications, PIMRC’96, Seventh IEEE International Symposium, Vol.2, pp.407,411, 1996.
[6] J.  Asenstorfer,  T.  Cox,  dan  D. Wilksch, “Tactical Data Link Systems  and  the  Australian  Defence Force (ADF) – Technology Development  and  Interoperability Issues”,  DSTO  Information  Science
Laboratory, 2003